Пространство

Продолжительность времени зависит от нашего настроения. Размеры пространства обусловлены нашим сознанием.

                                                                                              Хун Цзычен

На уровне повседневного восприятия материальное пространство интуитивно понимается как общий контейнер для всех материальных объектов, геометрическая сущность окружающего нас мира.

В физике пространством называют ту “арену действий”, на которой разворачиваются физические процессы и явления, и которую мы субъективно ощущаем как “вместилище предметов”. Чуть точнее, пространством в физике можно назвать совокупность степеней свободы механического движения тел.

В теории относительности пространство оказывается одним из проявлений единого пространства-времени, и деление отдельно на пространство и время становится зависящим от конкретной системы отсчета.

В большинстве разделов физики сами свойства физического пространства (размерность, неограниченность и т. п.) никак не зависят от присутствия или отсутствия материальных тел. В общей теории относительности оказывается, что материальные тела модифицируют свойства пространства, а точнее, пространства-времени, “искривляют” пространство-время.

     По Ньютону пространство - это некий трехмерный пустой “ящик”, некая пустая область для размещения физических объектов. Пространство безгранично, бесконечно, непрерывно и абсолютно. Это фундамент бытия, на котором якобы все стоит.

Ньютон дает такое определение пространства:

Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным

           Математические начала натуральной философии

Сразу возникают вопросы: ”Относительно чего это абсолютное пространство остаётся неподвижным? Относительно какой системы отсчета? Где она? Что она из себя представляет?” Подвижность или неподвижность - это понятия относительные и всегда привязаны к некоторой системе отсчета. Если система отсчета В двигается относительно системы отсчета А, то все то, что неподвижно, относительно А, будет относительно В двигаться.

Судя по дальнейшим размышлениям Ньютона, он искал некоторую универсальную систему отсчета, и ему казалось, что такая система отсчета реально существует. На самом деле никакой абсолютной универсальной системы отсчета в проявленном мире нет. И ничего неподвижного в проявленном мире нет. Все движется!

Вторая группа вопросов адресуется к утверждению о том, что “...пространство ... остается всегда одинаковым”.

Одинаковое или неодинаковое - это отношение между двумя величинами. По отношению к чему это абсолютное пространство остается одинаковым? По отношению к самому себе? А = А? Если именно это имел в виду Ньютон, то это утверждение неинформативно и ничего не проясняет. Первое слово в определении Ньютона – “абсолютное” (пространство) можно понимать как  что угодно. То ли это пространство, наполненное абсолютом (Богом), то ли это пространство, имеющие еще какие-то абсолютные свойства. Какие - не указано. Определение Ньютона в этой части (абсолютное) неопределенное, и его можно трактовать, как вздумается.

Постулат о наличии и существовании некоторой абсолютной и “неподвижной мировой системы отсчета” глубоко порочен. Никто не может указать ни начало координат этой системы отсчета, ни куда направлены ее оси координат. А почему? А просто потому, что никакой  абсолютной системы отсчета в природе не существует. Любые системы отсчета конкретны и привязаны к конкретному физическому объекту (Земля, Солнце, Луна и т. д.). В результате приведенных выше размышлений становится понятно, что определение пространства у Ньютона не выдерживает критики.

По мнению современной науки, трехмерность пространства является фундаментальным свойством Вселенной. Все материальные процессы и взаимодействия реализуются именно в пространстве трех измерений. В одномерном (линия) или двухмерном (плоскость) пространстве не могут происходить взаимодействия частиц и полей. Три измерения являются необходимым и достаточным минимумом, в рамках которого могут осуществляться все типы взаимодействий материальных объектов. В настоящее время не известно каких-либо форм движения и взаимодействия, которые требовали бы четырех- или пятимерного пространства, и возможность таких процессов не вытекает ни из каких установленных законов природы.

Свойства пространства:

Однородность пространства выражается в том, что не существует выделенных в каком-либо отношении точек пространства. Все точки в пространстве равноправны, поэтому не существует преимущественной точки отсчета, любую можно принять в качестве начальной.

Изотропность пространства означает, что все направления в пространстве равнозначны. Пространство называется изотропным, если поворот системы отсчета на произвольный угол не приведет к изменению результатов измерений. Физические явления в системе не должны изменяться при ее повороте в пространстве.

Непрерывность. В непрерывном пространстве (континууме) каж­дая точка обладает окрестностью, и как бы мы ни стягивали последнюю, в ней все равно будет содер­жаться бесконечное число других точек. Кроме того, мы должны потребовать, чтобы около двух несовпада­ющих точек можно было построить не перекрываю­щиеся друг с другом окрестности.

Связность. Нет никаких оснований полагать, что реальное пространство не может состоять из множе­ства не связанных друг с другом кусков. Мы не знаем, подобна ли наша Вселенная поверхности сфе­ры или тора или какой-нибудь еще более сложной системы. Однако та область Вселенной, которая в настоящее время доступна нашему наблюдению, яв­ляется просто связной (односвязной), наподобие по­верхности сферы.

Наш мир – трехмерен, т.е.  мы проживаем в трехмерном пространстве. Однако физика абсолютно не воспрещает существование пространств и других мерностей. Более того, некоторые физические теории (например, теория струн) даже предполагают наличие таких пространств.